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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 分子模拟 » MS » 如何计算均方位移（MSD）中原子在不同时刻的位移差
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jianjunjiang

铁杆木虫 (正式写手)

[求助] 如何计算均方位移（MSD）中原子在不同时刻的位移差

各位大侠：
     在计算均方位移（MSD）时，要计算出不同时刻某个粒子的位移（比如说ri（t）-ri(0)），ri（t）和ri(0)是粒子在不同时刻的位置，
请问这种情况下，是不是也要利用最小镜像原理计算出ri（t）-ri(0)相应模的最小值。（请注意，不同时刻模拟盒子的大小不一样）
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1楼 2016-07-31 15:42:49
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brucefan

专家顾问 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
jianjunjiang: 金币+5, ★★★★★最佳答案 2016-07-31 23:23:51
"有一点要特别注意的是，在模拟流体（气体和液体）时，要定义两套坐标，对其中一套坐标施加一个周期边界条件（即每当某个粒子跑出模拟盒子，就把它拉回来；对于固体，这是没有必要的），对另一套坐标不用施加周期边界条件（即不用将跑出盒子的粒子拉回盒子，而是任其自由跑动，即允许体系“扩散”）。求力的时候，一定要用那套施加了周期边界条件的坐标（不然求的力是不对的）；而计算MSD时，则用那套没有施加周期边界条件的坐标（不然计算的MSD是错的）。"

上面一段话取自于我的博文（详见我的名为《用分子动力学模拟计算扩散系数》的博文：http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3102863&do=blog&id=991891）。我的博文中提供了完整的C语言源代码、matlab后处理脚本、以及算例。

再回到你的问题“ 在计算均方位移（MSD）时，要计算出不同时刻某个粒子的位移（比如说ri（t）-ri(0)），ri（t）和ri(0)是粒子在不同时刻的位置，
请问这种情况下，是不是也要利用最小镜像原理计算出ri（t）-ri(0)相应模的最小值。（请注意，不同时刻模拟盒子的大小不一样）”

答案是：不需要，因为为计算MSD所保存的坐标是“自由”坐标，不需要施加周期边界条件的。
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2楼2016-07-31 23:11:09
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jianjunjiang

铁杆木虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by brucefan at 2016-07-31 23:11:09
"有一点要特别注意的是，在模拟流体（气体和液体）时，要定义两套坐标，对其中一套坐标施加一个周期边界条件（即每当某个粒子跑出模拟盒子，就把它拉回来；对于固体，这是没有必要的），对另一套坐标不用施加周 ...

多谢您专业的答复！谢谢！
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3楼2016-07-31 23:23:53
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jianjunjiang

铁杆木虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by brucefan at 2016-07-31 23:11:09
"有一点要特别注意的是，在模拟流体（气体和液体）时，要定义两套坐标，对其中一套坐标施加一个周期边界条件（即每当某个粒子跑出模拟盒子，就把它拉回来；对于固体，这是没有必要的），对另一套坐标不用施加周 ...

不过我还有个问题，假设我们要计算两个氢原子中心的MSD（为了简单起见，只考虑x方向），假设t=0时，两个氢原子坐标是0.1L和0.9L（L为t=0时的盒子在x方向长度），那么t=0他们的中心坐标为（0.1L+L+0.9L）/2=L或者（0.9L-L+0.1L）/2=0,经过dt时间后，假设两个氢原子坐标是0.2L和0.3L（为了简单起见，假设盒子长度不变），那么此时两个氢原子中心坐标为0.25L。现在问题就出现了，这两个时刻（t=0和t=dt)氢原子中心坐标的位移是0.25L-L还是0.25L-0呢？
期待您的答复，谢谢！
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4楼2016-07-31 23:37:12
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brucefan

专家顾问 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★
jianjunjiang: 金币+3, ★★★很有帮助 2016-08-01 08:14:10
你还是没有明白我讲的要点。在计算这种距离时，要用一套新的坐标。这套新的坐标是不对其作周期边界条件束缚的。如果用这样的坐标，就不会出现水分子中两个氢原子坐标一个在0.1一个在0.9的情形。你要想象，有两套坐标，一套是用来计算力的，一套是单独用来计算均方位移的。你去把我给的代码看明白就会清楚些。

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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5楼2016-08-01 03:29:41
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jianjunjiang

铁杆木虫 (正式写手)
引用回帖:
5楼: Originally posted by brucefan at 2016-08-01 03:29:41
你还是没有明白我讲的要点。在计算这种距离时，要用一套新的坐标。这套新的坐标是不对其作周期边界条件束缚的。如果用这样的坐标，就不会出现水分子中两个氢原子坐标一个在0.1一个在0.9的情形。你要想象，有两套坐标 ...

谢谢您的答复，可是我是用gromacs计算坐标的，不知道会不会输出的坐标可以避免出现水分子中两个氢原子坐标一个在0.1一个在0.9的情形，多谢！
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6楼2016-08-01 08:14:13
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